Procédé et dispositif de régulation d'une
installation de production de charbon
pulvérisé La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la régulation automatique du fonctionnement d'une installation de préparation de charbon pulvérisé.
Du charbon pulvérisé peut avantageusement remplacer les combustibles traditionnels pour la chauffe de fours industriels, par exemple des fours à clinker. A cet effet, il faut pouvoir produire le charbon pulvérisé
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et en assurant un débit de charbon pulvérise continu satisfaisant avec des contraintes de fiabilité et de sécurité très strictes.
Le principe d'une installation de production de charbon pulvérisé est certes connu. Une telle installation comprend essentiellement un broyeur-sécheur ayant pour fonction de broyer le charbon brut et de le sécher à l'aide d'un jet d'air chaud, un dispositif de sélection du charbon broyé afin de rejeter les particules de charbon n'ayant pas la finesse voulue, et enfin un dispositif de transport et de collecte du charbon pulvérisé.
Pour assurer le fonctionnement correct,fiable et rentable d'une telle installation, il est essentiel d'assurer un .débit de charbon pulvérisé constant et une granulométrie constante de la mouture avec un degré d'humidité résiduelle constant. Ces conditions sont essentielles pour <EMI ID=2.1> contient une première sonde de pression dans le compartiment de broyage du broyeur et une deuxième sonde de pression dans la conduite de transport vers le séparateur de particules, un moyen de mesure pour déterminer la différence entre les signaux des première et deuxième sondes, un premier moyen de contrôle pour détecter la variation
du signal de mesure différentiel par rapport à une valeur de consigne prédéterminée et produire un premier signal
de réglage pour commander un,clapet de retour d'air dans la conduite de retour vers le séparateur de particules
de manière à régler le débit dans ladite conduite de retour d'air, et produire un deuxième signal de réglage pour commander le clapet dtexhaure. La deuxième boucle
de régulation contient une troisième sonde.disposée en aval du ventilateur de transport et en amont du clapet
de retour d'air pour mesurer la pression d'air dans la conduite de retour d'air, un deuxième moyen de contrôle pour détecter l'écart de la pression mesurée par la troisième sonde par rapport à une valeur prédéterminée et produire un troisième signal de réglage pour commander le clapet d'exhaure et régler le débit d'évacuation des gaz rejetés en sorte de maintenir ladite pression pratiquement constante . Une troisième boucle de régulation est encore avantageusement prévue, qui contient une quatrième sonde à l'intérieur du compartiment de broyage du broyeur afin d'y mesurer la température, un troisième moyen de contrôle pour détecter l'écart de la température mesurée par la quatrième sonde par rapport
à une valeur de consigne et produire un quatrième signal de réglage pour commander le clapet d'admission du gênérateur d'air chaud afin de régler la température du jet d'air chaud à l'entrée du broyeur et pour régler le débit de charbon brut amené dans le broyeur en sorte de maintenir
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pas une valeur de.consigne prédéterminée.
L'invention est exposée en détail dans ce qui suit avec référence aux dessins ci-annexés sur lesquels
- la fig. 1 est un schéma synoptique d'une installation typique pour la production de charbon pulvérisé à partir ,de charbon brut et d'air chaud ;
- les fig. 2, 3 et 4 sont des diagrammes fonctionnels linéaires illustrant les boucles de régulation du dispositif de régulation selon l'invention.
Se reportant à là figure 1, on décrit d'abord brièvement une installation typique de production, de charbon pulvérisé. Le charbon brut est introduit dans une trémie de chargement 2 à l'aide d'un transporteur à courroie 1.
Un séparateur magnétique (non représenté) est installé
en queue du transporteur 1 afin d'extraire les pièces métalliques. Le charbon brut est extrait de la trémie 2 au moyen d'un convoyeur à chaîne 3 entraîné par un moteur
à courant continu 4. Pour assurer une certaine étanchéité et éviter ainsi des rentrées d'air parasite par la trémie 2, le convoyeur 3 extrait le charbon avec le brin supérieur tandis que son brin inférieur transporte le charbon brut vers l'atelier de broyage. Celui-ci est par exemple constitué d'un broyeur à boulets 7 ventilé par un jet d'air chaud produit par un générateur d'air chaud 5. L'atelier de broyage assure ainsi à la fois la fonction
de broyage et celle de séchage.
Le charbon broyé et séché recueilli à la sortie du broyeur 7 est aspiré le long de la conduite de transport.8 vers un séparateur statique 9 qui refuse les particules n'ayant pas la finesse voulue et les renvoie à l'entrée 6 du broyeur 7 par la conduite 10. Les particules fines que laisse passer-le séparateur 9 sont précipitées dans deux cyclones 11 munis chacun d'un sas alvéolaire qui alimente un silo de charbon pulvérisé 12 tout en empêchant les rentrées d'air.
Les gaz faiblement chargés recueillis au sommet des cyclones 11 sont aspirés dans la conduite de transport de gaz 13 par un ventilateur de transport-14; une partie de ces gaz est renvoyée par la conduite de retour de gaz
<EMI ID=4.1>
tant est:évacué le long de la conduite d'évacuation 16
<EMI ID=5.1>
manches 17 qui assure un dépoussiérage des gaz évacués.
.Dans une telle installation, les données de départ pour le fonctionnement sont la qualité du charbon brut admis
(granulométrie, humidité, teneur en matières volatiles) et son débit. Le résultat recherché est une finesse voulue de charbon pulvérisé et un débit constant. Pour le débit constant voulu de charbon brut ayant la qualité moyenne acceptée, il doit normalement régner une pression prédéterminée dans le broyeur 7 et dans la conduite de transport vers le séparateur de particules 9.
Le système de régulation selon l'invention vise à assurer à une installation telle que décrite plus haut un fonc-
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l'impératif est de réaliser un coût d'exploitation minimal tout en garantissant les conditions de fiabilité, de sécurité et de propreté imposées. Plus particulièrement, du point de vue technique l'objectif est:d'assurer un débit de charbon pulvérisé constant et une granulométrie constante de la mouture avec un degré d'humidité résiduelle constant. Pour atteindre cet objectif, le système de régulation proposé comprend les boucles de régulation que l'on décrit ci-après.
La première boucle de régulation (illustrée à la fig. 2) répond aux signaux de mesure fournis par deux sondes de pression 21 et 22 disposées l'une dans le compartiment de broyage du broyeur 7, de préférence du coté sortie de ce <EMI ID=7.1>
concernée et tout écart par rapporta, cette valeur de consigne est utilisé pour régler le débit dans la conduite de transport 8 et le débit de charbon crut
<EMI ID=8.1>
appliqués à un capteur de mesure différentiel 31 oui
<EMI ID=9.1>
AP est appliqué à un dispositif comparateur 32 -organisé pour comparer le signal de mesure différentiel à une valeur de consigne 7 CI et produire deux signaux de
<EMI ID=10.1>
de retour d'air 25 prévu dans la. conduite de retonr 15 vers le séparateur de particules 9 (fig-1), et -on
<EMI ID=11.1>
26 prévu dans le circuit d'exhaure.
Lorqu' un bourrage par exemple se produit; dans le broyeur 7, la différence de pression mesurée par le
<EMI ID=12.1>
<EMI ID=13.1>
clapet de retour 25 tandis que le signal de réglage A2 agit en sorte dé fermer légèrement le clapet d'exhaure
26. Ce faisant" le débit des gaz renvoyés dans la conduite de transport 8 vers le séparateur de particules 9 se trouve accru , ce qui a pour effet; d'évacuer rapidement la matière engorgeant le broyeur 7. De ce fait, la
<EMI ID=14.1> de matière traversant le broyeur.
Cette première régulation se fait cependant en tendant à maintenir à sa valeur de consigne la pression Po dans la conduite de retour de gaz 25 en aval du ventilateur de transport 14 : telle est la fonction de la deuxième boucle de régulation illustrée à la fig. 3. Une sonde pression 23 disposée en aval dudit ventilateur de transport 14 et en amont du clapet de retour 25, mesure en permanence la pression dans le circuit de retour 15. Cette sonde 23 est connectée à un dispositif comparateur
<EMI ID=15.1>
à une valeur de consigne C2 prédéterminée pour l'installation concernée et pour produire un troisième
signal de réglage A3 destiné à la commande du clapet d'exhaure 26. Lorsque la pression Po en aval du ventilateur de transport 14 augmente, le signal de réglage A3 tend à ouvrir davantage le clapet d'exhaure 26 de manière à rétablir la pression Po à sa valeur nominale. Lorsque la pression Po vient à diminuer , le clapet de réglage C3 tend à fermer davantage le clapet d'exhaure
26.
Grâce à l'action conjuguée des deux boucles de régulation décrites ci-avant, le débit de charbon pulvérisé peut être maintenu constant avec une granulométrie de
mouture constante. Pour compléter cette régulation en vue de maintenir une humidité résiduelle sensiblement constante, il est prévu une troisième boucle de régulation (fig.4) qui répond au signal produit par une sonde de température 24 disposée dans le compartiment de broyage du broyeur 7. La sonde 24 est connectée à un dispositif comparateur 34 organisé pour comparer le signal de mesure de température T à une valeur de consigne C3 et pour produire un signal de réglage A4 proportionnel à l'écart de température par rapport à la consigne C3. Ce signal A4 sert à commander le clapet
29 pour régler la quantité de chaleur alimentant le générateur d'air chaud 5 et il sert également à
régler le moteur 4 entraînant le convoyeur 3 en sorte de régler le débit d'alimentation en charbon brut de manière à rétablir la température à l'intérieur du broyeur 7 à sa valeur nominale.
Lorsque la température mesurée diminue, par exemple lorsque le charbon brut est trop humide, le signal de réglage A4 agit en sorte d'ouvrir davantage le clapet d'admission 29 et.d'augmenter ainsi la température du flux d'air chaud produit par le générateur 5. Dans le cas où le clapet d'admission 29 est ouvert au maximum et où le réglage s'avère encore insuffisant, le signal de réglage A4 agit sur le circuit d'excitation du moteur d'entraînement 4 en sorte de réduire le débit de charbon brut amené vers le broyeur 7.Lorsque la température mesurée dans le broyeur s'élève par rapport à
sa valeur nominale, le signal de réglage agit pour fermer davantage le clapet d'admission 29 et si cela s'avère encore insuffisant, pour augmenter le débit de charbon brut. De cette manière est assuré un contrôle permanent de l'humidité résiduelle.
Les dispositifs comparateurs 32,33 et 34 des boucles
de régulation peuvent être réalisés en diverses formes d'exécution bien connues de l'homme de l'art. Ils peuvent avantageusement être intégrés dans un processeur de contrôle ou un ordinateur.
Un venturi 28 est avantageusement prévu dans la Conduite de transport de gaz 13 afin d'y mesurer le débit de gaz et augmenter celui-ci dans le cas où un bourrage se produit dans le broyeur 7. Pour éviter, lors de la régulation effectuée par les deux premières boucles de régulation, que des particules ne redescendent vers le circuit de retour d'air au lieu d'être aspirées vers le séparateur de particules 9, le signal du venturi 28 agit en sorte d'ouvrir davantage le clapet de retour de gaz 25, contribuant ainsi au maintien d'un débit de matière traversant le broyeur.
Des essais ont été réalisés sur une installation de production de charbon pulvérisé équipé du dispositif de régulation selon l'invention avec différents débits de charbon brut et ils ont montré l'excellente qualité de la production de charbon pulvérisé.
Les essais rapportés ici ont été effectués avec du charbon brut d'indice de dureté Hardgrove 60 ayant une humidité de 10 % et une teneur en matières volatiles
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sont donnés ci-dessous à titre d'exemple :
<EMI ID=17.1>
La mouture obtenue contenait moins de 10 % de produit ayant une granulométrie supérieure à 90 microns.
Ces résultats illustrent le comportement de l'installation équipée du dispositif de régulation selon l'invention. On note en particulier la dépression constante maintenue à la sortie du générateur d'air chaud et la pression constante maintenue dans la conduite de retour de gaz en aval du du ventilateur de transport. A cet égard on note également les états d'ouverture correspondants du clapet de retour de gaz et du clapet d'exhaure. Lorsque l'installation est réglée pour un débit nominal de 16 tonnes par heure par exemple et qu'il se produit un bourrage, la pression différentielle au broyeur qui, dans l'exemple considéré est normalement de -7 millibars, diminue en valeur absolue et le dispositif de régulation réagit pour rétablir la pression différentielle au broyeur à la valeur nominale de -7 millibars.
REVENDICATIONS
1. Procédé de régulation d'une installation de production de charbon pulvérisé comprenant un broyeur alimenté en charbon brut et en air chaud, un séparateur de particules de charbon pulvérisé et un circuit de retour d'air,
caractérisé par le fait que l'on maintient à une valeur inférieure à une valeur de consigne, la différence de pression entre la sortie du compartiment de broyage du broyeur (7) et la conduite de transport (8) vers le séparateur de particules (9);
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tante la pression dans une conduite de retour d'air
(15) vers le séparateur de particules (9).
Method and device for regulating a
coal production facility
The present invention relates to a method and a device for the automatic regulation of the operation of a plant for preparing pulverized coal.
Pulverized coal can advantageously replace traditional fuels for heating industrial ovens, for example clinker ovens. For this purpose, it is necessary to be able to produce pulverized coal
<EMI ID = 1.1>
and by ensuring a satisfactory continuous pulverized coal flow rate with very strict reliability and safety constraints.
The principle of an installation for producing pulverized coal is certainly known. Such an installation essentially comprises a grinder-dryer having the function of grinding the raw coal and drying it using a jet of hot air, a device for selecting the crushed coal in order to reject the particles of coal. not having the desired finesse, and finally a device for transporting and collecting pulverized coal.
To ensure the correct, reliable and profitable operation of such an installation, it is essential to ensure a constant pulverized coal flow rate and a constant grit size with a constant degree of residual humidity. These conditions are essential for <EMI ID = 2.1> contains a first pressure probe in the grinding compartment of the mill and a second pressure probe in the transport line to the particle separator, a measuring means to determine the difference between the signals of the first and second probes, a first control means for detecting the variation
of the differential measurement signal with respect to a predetermined set value and produce a first signal
regulator for controlling a return air valve in the return line to the particle separator
so as to regulate the flow rate in said return air line, and produce a second adjustment signal for controlling the dexhaure valve. The second loop
control valve contains a third probe, located downstream of the transport fan and upstream of the valve
return air for measuring the air pressure in the air return line, a second control means for detecting the deviation of the pressure measured by the third probe from a predetermined value and producing a third signal adjustment to control the dewatering valve and adjust the discharge rate of the exhaust gases so as to maintain said pressure practically constant. A third regulation loop is also advantageously provided, which contains a fourth probe inside the grinding compartment of the mill in order to measure the temperature there, a third control means for detecting the deviation of the temperature measured by the fourth relative probe
to a set value and produce a fourth adjustment signal to control the inlet valve of the hot air generator in order to regulate the temperature of the hot air jet at the inlet of the mill and to regulate the flow of raw coal brought into the crusher so as to maintain
<EMI ID = 3.1>
not a predetermined setpoint value.
The invention is explained in detail in the following with reference to the attached drawings in which
- fig. 1 is a block diagram of a typical installation for the production of pulverized coal from, raw coal and hot air;
- figs. 2, 3 and 4 are linear functional diagrams illustrating the control loops of the control device according to the invention.
Referring to FIG. 1, a typical installation for the production of pulverized coal is first briefly described. The raw coal is introduced into a loading hopper 2 using a belt conveyor 1.
A magnetic separator (not shown) is installed
at the tail of the conveyor 1 in order to extract the metal parts. The raw coal is extracted from the hopper 2 by means of a chain conveyor 3 driven by a motor
direct current 4. To ensure a certain seal and thus avoid re-entry of parasitic air through the hopper 2, the conveyor 3 extracts the coal with the upper strand while its lower strand transports the raw coal to the grinding workshop. This consists for example of a ball mill 7 ventilated by a jet of hot air produced by a hot air generator 5. The grinding workshop thus ensures both the function
grinding and drying.
The ground and dried coal collected at the outlet of the crusher 7 is sucked along the transport pipe. 8 towards a static separator 9 which rejects the particles not having the desired fineness and returns them to the inlet 6 of the crusher 7 by the pipe 10. The fine particles which the separator 9 passes through are precipitated in two cyclones 11 each provided with a cellular airlock which feeds a pulverized coal silo 12 while preventing the inflow of air.
The weakly charged gases collected at the top of the cyclones 11 are sucked into the gas transport line 13 by a transport fan-14; some of these gases are returned through the gas return line
<EMI ID = 4.1>
so much is: evacuated along the evacuation pipe 16
<EMI ID = 5.1>
sleeves 17 which ensures a dedusting of the exhaust gases.
.In such an installation, the starting data for operation are the quality of the raw coal accepted
(grain size, humidity, volatile matter content) and its flow. The desired result is a desired smoothness of pulverized coal and a constant flow rate. For the desired constant flow rate of raw coal having the average quality accepted, there should normally be a predetermined pressure in the mill 7 and in the transport line to the particle separator 9.
The regulation system according to the invention aims to provide an installation as described above with a function
<EMI ID = 6.1>
the imperative is to achieve a minimum operating cost while guaranteeing the conditions of reliability, security and cleanliness imposed. More particularly, from the technical point of view the objective is: to ensure a constant flow of pulverized coal and a constant particle size of the milling with a constant degree of residual humidity. To achieve this objective, the proposed regulation system includes the regulation loops which are described below.
The first regulation loop (illustrated in fig. 2) responds to the measurement signals supplied by two pressure probes 21 and 22 arranged one in the grinding compartment of the grinder 7, preferably on the output side of this <EMI ID = 7.1>
concerned and any deviation from this, this set value is used to regulate the flow in the transport line 8 and the flow of raw coal
<EMI ID = 8.1>
applied to a differential measurement sensor 31 yes
<EMI ID = 9.1>
AP is applied to a comparator device 32 -organized to compare the differential measurement signal with a reference value 7 CI and produce two signals
<EMI ID = 10.1>
return air 25 provided in the. retonr line 15 to the particle separator 9 (fig-1), and -on
<EMI ID = 11.1>
26 provided in the drainage circuit.
When a jam, for example, occurs; in the grinder 7, the pressure difference measured by the
<EMI ID = 12.1>
<EMI ID = 13.1>
return valve 25 while the adjustment signal A2 acts so as to slightly close the dewatering valve
26. In doing so "the flow of gases returned in the transport line 8 to the particle separator 9 is increased, which has the effect of quickly removing the material clogging the mill 7. As a result, the
<EMI ID = 14.1> of material passing through the mill.
This first regulation is done, however, by tending to maintain the pressure Po in its return gas line 25 downstream of the transport fan 14 at its reference value: this is the function of the second regulation loop illustrated in FIG. 3. A pressure probe 23 disposed downstream of said transport fan 14 and upstream of the return valve 25, continuously measures the pressure in the return circuit 15. This probe 23 is connected to a comparator device
<EMI ID = 15.1>
at a predetermined setpoint C2 for the installation concerned and to produce a third
adjustment signal A3 intended for controlling the dewatering valve 26. When the pressure Po downstream of the transport fan 14 increases, the adjustment signal A3 tends to open the dewatering valve 26 further so as to restore the pressure Po at its nominal value. When the pressure Po decreases, the regulating valve C3 tends to close the dewatering valve more
26.
Thanks to the combined action of the two control loops described above, the flow of pulverized coal can be kept constant with a particle size of
constant grind. To complete this regulation in order to maintain a substantially constant residual humidity, a third regulation loop is provided (fig. 4) which responds to the signal produced by a temperature probe 24 disposed in the grinding compartment of the crusher 7. The probe 24 is connected to a comparator device 34 organized to compare the temperature measurement signal T with a reference value C3 and to produce an adjustment signal A4 proportional to the temperature deviation from the reference C3. This A4 signal is used to control the valve
29 to adjust the amount of heat supplied to the hot air generator 5 and it is also used to
adjust the motor 4 driving the conveyor 3 so as to adjust the feed rate of raw coal so as to restore the temperature inside the grinder 7 to its nominal value.
When the measured temperature decreases, for example when the coarse coal is too wet, the control signal A4 acts so as to further open the intake valve 29 and thereby increase the temperature of the flow of hot air produced by the generator 5. In the case where the inlet valve 29 is opened to the maximum and where the adjustment is still insufficient, the adjustment signal A4 acts on the excitation circuit of the drive motor 4 so as to reduce the flow of raw coal brought to the mill 7. When the temperature measured in the mill rises with respect to
at its nominal value, the adjustment signal acts to further close the inlet valve 29 and, if this is still insufficient, to increase the flow rate of raw coal. This ensures permanent control of the residual humidity.
Comparator devices 32, 33 and 34 of the loops
regulation can be achieved in various embodiments well known to those skilled in the art. They can advantageously be integrated into a control processor or a computer.
A venturi 28 is advantageously provided in the gas transport pipe 13 in order to measure the gas flow there and increase it in the event that a blockage occurs in the crusher 7. To avoid, during the regulation carried out by the first two control loops, that particles do not descend to the air return circuit instead of being sucked towards the particle separator 9, the signal from the venturi 28 acts so as to further open the return valve of gas 25, thus contributing to the maintenance of a flow of material passing through the mill.
Tests were carried out on a pulverized coal production installation equipped with the regulation device according to the invention with different raw coal flow rates and they showed the excellent quality of the pulverized coal production.
The tests reported here were carried out with raw carbon of Hardgrove 60 hardness index having a humidity of 10% and a volatile matter content.
<EMI ID = 16.1>
are given below as an example:
<EMI ID = 17.1>
The milling obtained contained less than 10% of product having a particle size greater than 90 microns.
These results illustrate the behavior of the installation equipped with the regulation device according to the invention. We note in particular the constant vacuum maintained at the outlet of the hot air generator and the constant pressure maintained in the gas return line downstream of the transport fan. In this regard, the corresponding opening states of the gas return valve and the dewatering valve are also noted. When the installation is set for a nominal flow rate of 16 tonnes per hour for example and a blockage occurs, the differential pressure at the mill which, in the example considered is normally -7 millibars, decreases in absolute value and the regulator reacts to restore the differential pressure to the mill to the nominal value of -7 millibars.
CLAIMS
1. Method for regulating a pulverized coal production installation comprising a grinder supplied with raw coal and hot air, a separator of pulverized coal particles and an air return circuit,
characterized in that the pressure difference between the outlet of the grinding compartment of the mill (7) and the transport line (8) to the particle separator (9) is maintained at a value less than a set value );
<EMI ID = 18.1>
aunt pressure in an air return line
(15) to the particle separator (9).